Aurinkosähköjärjestelmät
Toimintaperiaate ja järjestelmätyypit
Aurinkokennot muuttavat auringon säteilyn energian valosähköisessä ilmiössä sähköenergiaksi. Yhden aurinkokennon jännite on vain noin 0,5 volttia. Aurinkopaneelit koostuvat sarjaan kytketyistä ja joissain tapauksissa rinnan kytketyistä yksittäisistä aurinkokennoista. Aurinkosähköjärjestelmissä paneeleita kootaan edelleen laajemmiksi paneelistoiksi.
Aurinkopaneeleihin perustuvat aurinkosähköjärjestelmät (aurinkovoimalat) voidaan jakaa kahteen ryhmään: vailla sähköliittymää olevissa kohteissa itsenäisesti saarekekäytössä toimivat (ns. Off-Grid -järjestelmä) ja sähkönjakeluverkkoon liitetyissä kohteissa verkon kanssa rinnan toimivat (ns. On-Grid -järjestelmä).
Itsenäiset järjestelmät
Itsenäisiä järjestelmiä käytetään esimerkiksi kesämökeillä ja kulkuneuvoissa. Tällaisiin järjestelmiin liittyy usein akku tai akusto, joka mahdollistaa energian varastoinnin. Itsenäiset järjestelmät toteutetaan yleensä 12V/24V tasasähköjärjestelmänä (DC). Tällaista järjestelmää käyttäen on mahdollista toteuttaa esimerkiksi kesämökille led-valaistus tai ladata matkailuajoneuvon tai veneen akkuja.
Koska tällaisen aurinkosähköjärjestelmän nimellisjännite ei ylitä 120 V, ei sen asennus sähköturvallisuuslain 56 §:n mukaan edellytä oikeutta sähkötöihin. Myös tällaisen järjestelmän asentajan on aistinvaraisesti varmistettava, että asennus on turvallinen ja huolehdittava siitä, että asennusohjeita on noudatettu.
Jos halutaan käyttää normaaleja 230V pistorasiaan liitettäviä sähkölaitteita, voidaan järjestelmän akustoon liittää vaihtosuuntaaja, eli invertteri. Invertterin pistorasiaan voidaan liittää yksittäinen sähkölaite.
Kiinteistöön, jossa ei ole sähköliittymää voidaan rakentaa aurinkosähköjärjestelmällä, akustolla ja invertterillä normaali kiinteistön sähköistys mm. pistorasia- ja valaistusjärjestelmä. Tällaisen järjestelmän rakentaminen edellyttää oikeutta kiinteistöjen sähköasennuksiin (vähintään S2 tai vastaava aiempi pätevyys). Asennukset on tehtävä noudattaen kiinteistöjen ja aurinkosähköjärjestelmien sähköasennuksia koskevia vaatimuksia.
Sähköverkon kanssa rinnan toimivat järjestelmät
Sähköverkon kanssa rinnan toimivat järjestelmät, kuten asuin- ja liikekiinteistöjen tai esimerkiksi maatilojen aurinkosähköjärjestelmät liitetään kohteen 230/400 voltin sähköverkkoon. Jakeluverkon kanssa rinnan toimivassa järjestelmässä vaihtosuuntaaja muuttaa paneelien tuottaman tasasähkön vaihtosähköksi. Vaihtosuuntaajan kautta aurinkosähköjärjestelmä kytketään kiinteistön sähköverkkoon ja edelleen jakeluverkkoon.
Järjestelmän liittäminen sähköverkkoon tehdään sulakkeiden kautta mittaus- tai ryhmäkeskuksessa, johon vaihtosuuntaajalta tuleva kaapeli kytketään. Vaihtosuuntaajassa on turvallisuussyistä oltava automatiikka, joka estää aurinkosähköjärjestelmää syöttämästä sähköä verkkoon päin sähkökatkon aikana, esimerkiksi sähköverkon vikatilanteessa. Jakeluverkkoon liitettävälle aurinkosähköjärjestelmälle on haettava lupa alueen sähköverkkoyhtiöltä. Verkkoyhtiöllä on yleensä myös oltava pääsy aurinkosähköjärjestelmän erotuskohtaan, esimerkiksi pää- tai turvakytkimelle.
Aurinkosähköjärjestelmästä ilmoittava merkki
Huolto- ja pelastushenkilöstön turvallisuuden varmistamiseksi kohteet, joissa on aurinkosähköjärjestelmä, on varustettava oheisella merkillä. Merkki on asennettava sähköasennuksen liittymiskohtaan, energian mittauskohtaan ja sähkökeskukseen, jota syötetään aurinkosähköjärjestelmällä.
Kuva: Merkki, joka ilmoittaa rakennuksessa sijaitsevasta aurinkosähköjärjestelmästä.
Aurinkoenergia ja jakeluverkko
Jakeluverkkoon liitetyssä järjestelmässä kulutushetken sähkö otetaan ensisijaisesti aurinkoenergiasta. Jos kulutus on järjestelmän tuottoa suurempi, otetaan sähköä myös jakeluverkosta. Mahdollinen aurinkopaneeleiden tuottama ylimääräinen sähkö puolestaan voidaan myydä sähköyhtiölle.
Kun sähköverkkoon liitetyn aurinkosähköjärjestelmän nimellisteho on enintään 100 kVA, puhutaan aurinkoenergian mikrotuotannosta. Tällainen järjestelmä on yleensä mitoitettu niin, että sen tuottama sähkö käytetään pääasiassa tuotantopaikassaan. Suurempia järjestelmiä varten voidaan joissain tapauksissa joutua rakentamaan jopa oma sähköliittymä. Asia on selvitettävä alueen jakeluverkkoyhtiöltä. Yli 2 MVA:n kokoisilla aurinkovoimaloilla tuotetaan sähköä ammattimaisesti esimerkiksi teollisuuden käyttöön tai sähköyhtiön jakeluverkkoon.
Aurinkosähköjärjestelmän osat
Aurinkosähköjärjestelmän osia ovat aurinkopaneelit, tasasähkö- (DC) ja vaihtosähkökaapeloinnit (AC), vaihtosuuntaaja, erotuskytkimet, sähkökeskus, johon järjestelmä liitetään, ja kaksisuuntaiseen mittaukseen kykenevä sähkömittari. Vaihtosuuntaaja voi olla erillinen laite tai se voi olla integroitu paneeliin (ns. mikroinvertteri). Kiinteistöissä aurinkopaneelit voidaan sijoittaa katolle, seinälle tai maahan asennettaville telineille. Järjestelmään voidaan liittää myös sähkövarastona toimiva akusto
Aurinkosähköjärjestelmän asentaminen ja liittäminen verkkoon
Aurinkosähköjärjestelmän verkkoon liittäminen edellyttää aina oikeutta sähkötöihin. Tällaisen, esimerkiksi kesäasuntoon tai omakotitaloon asennettavan, kuten luonnollisesti näitä laajemmankin järjestelmän asennus, on kokonaisuudessaan oikeutta edellyttävää sähkötyötä. Kyseessä on monijohtiminen asennus- ja johtojärjestelmä, jonka asentaminen on normaalia sähköasennusoikeudella S2 tehtävää asennustyötä.
Käyttöönottotarkastus
Aurinkosähköjärjestelmälle, aivan kuten muillekin sähköasennuksille on järjestelmän asentajan tehtävä sähköturvallisuuslain vaatima käyttöönottotarkastus. Tarkastuspöytäkirja on luovutettava asennuksen haltijalle. Käyttöönottotarkastuspöytäkirja on urakoitsijan kirjallinen vakuutus siitä, että järjestelmä ei aiheuta sen käyttäjille vaaraa ja on määräysten mukaisesti oikein asennettu. Aurinkosähköjärjestelmän käyttöönottotarkastukselle siihen liittyvine mittauksineen ja testauksineen on asetettu joitakin vaatimuksia, jotka poikkeavat hieman perinteisestä sähköasennuksen käyttöönottotarkastuksesta. Lisätietoa aiheesta on mm. standardissa SFS-EN 62446-1 Aurinkosähköjärjestelmät.
Tarkista toimijan oikeudet Tukesin rekisteristä
Aurinkosähköjärjestelmiä asentavan toimijan oikeuden tehdä sähkötöitä voi tarkistaa Tukesin toiminnanharjoittajarekisteristä.
Pakettiratkaisu on kuluttajalle varmin valinta
Myös pienempien itsenäisesti toimivien alle 120 V:n aurinkosähköjärjestelmien (ns. Off-Grid -järjestelmät) turvallisuuteen ja oikeaan asennustapaan on syytä kiinnittää huomiota. Kuluttajan kannalta varminta on hankkia valmis pakettiratkaisu, jossa järjestelmän valmistaja on valinnut turvalliset ja yhteensopivat komponentit. Komponentit on asennettava valmistajan antamien asennusohjeiden mukaisesti ja niin, että ne ovat suojassa ulkoisilta vaurioilta ja kosteuden aiheuttamalta hapettumiselta. Erityisesti on hyvä huomioida kaapeleiden riittävä kiinnittäminen, tarpeellinen suojaaminen vaurioalttiissa kohdissa ja liitosten oikea toteutustapa. Vastuu turvallisesta ja ohjeiden mukaisesta toteutuksesta on asentajalla.
Myös matala 12V:n tasajännite saattaa aiheuttaa oikosulun seurauksena tulipalon! Jos et ole varma oikeasta asennustavasta, jätä myös pienen järjestelmän asennus ammattilaisen tehtäväksi.
Standardit ja ohjeet
Aurinkosähköjärjestelmien asennuksissa noudatetaan Sähköasennusstandardin SFS 6000 osan 7-712 erikoistilojen ja -asennusten vaatimukset. Aurinkosähköjärjestelmät vaatimuksia. Standardin osan 5-55 kohta 551 ”Pienjännitteiset generaattorilaitteistot” koskee myös aurinkosähköjärjestelmiä ja sen vaatimukset on otettava asennuksissa huomioon. Lisävaatimuksia koskien mm. järjestelmien käyttöönottotarkastusta on esitetty standardissa SFS-EN 62446-1 Aurinkosähköjärjestelmät. Hyödyllisiä käytännön ohjeita ja järjestelmiin liittyvää yleistietoa on koottu Sähkötieto ry:n julkaisuun ST-käsikirja 40 Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. Aurinkosähköjärjestelmiä asentavan toimijan on syytä perehtyä huolellisesti asennusoheisiin ja asennusta koskeviin standardeihin.
Käytön turvallisuus
Hyvin suunniteltu, laadukkaista komponenteista toteutettu ja oikein asennettu aurinkosähköjärjestelmä on ympäristöystävällinen ja turvallinen energianlähde. Aurinkopaneelit ovat rakenteeltaan kestäviä. Kuitenkin suuret pistemäiset kuormitukset, kuten paneelin päällä kävely tai jonkin painavan esineen putoaminen paneelin päälle voivat rikkoa sen. Jos aurinkopaneeli vaurioituu, on se välittömästi korjautettava valmistajan ohjeen mukaisella tavalla. Näin estetään veden pääseminen aurinkopaneeliin ja vältetään kosteuden aiheuttama hapettuminen ja mahdollinen oikosulku. Mikäli korjaaminen ei ole mahdollista, on rikkoutunut paneeli poistettava käytöstä tai korvattava uudella.
Kun järjestelmän kaapeloinnit ja muut kojeet on asennettu sähköasennusstandardin mukaisesti ja niitä käytetään ohjeiden mukaisesti, ne ovat normaalisti kestäviä ja turvallisia. Jos järjestelmän johonkin osaan kohdistuu ulkoinen vaurio, on vaurioitunut osa korjattava tai vaihdettava ammattitaitoisen sähköurakoitsijan toimesta. Rikkoutuneet kaapelit saattavat pahimmillaan aiheuttaa sähköiskun tai tulipalon.
Aurinkopaneelit voi puhdistaa keväisin ja syksyisin valmistajan ohjeen mukaan, ettei paneelin pintaan kerry sen toimintaa heikentäviä epäpuhtauksia. Talvisin lumen voi harjata varovasti paneelin päältä pois, jotta vältetään paksun lumikerroksen tai jään muodostuminen paneelin pintaan.